Verfahren zur Verhütung von Störungen durch in kapazitiv belasteten Netzen auftretende mehrphasige Resonanzüberströme höherer Frequenz. Werden von Wechselstromerzeugern über Transformatoren gespeiste Netze kapazitiv belastet, so beobachtet man bei gewissen Betriebsverhältnissen Ströme höherer Fre quenz, welche sich dem Primär- wie dem Sekundärstrom überlagern und deren Ampli tuden die Amplitude des Grundwellenstromes erreichen oder übertreffen können.
Die Ur sache dieser Erscheinung kann sowohl darin lieget, dass sich in der Kurve der .EMg des Generators höhere Harmonische finden, als auch darin, dass die Sättigung des Trans formators die lineare Abhängigkeit des magnetischen Flusses vom 11Iagnetisierungs- strom aufhebt. Aus dem letztgenannten Grunde werden Grosstransformatoren vielfach schwach gesättigt und sie erhalten dadurch ein bedeutend höheres Eisengewicht als bei normaler Sättigung.
Wie die oberharmonischen Ströme als Folge der Eisensättigung zustande kommen, ist leicht zu erkennen, auch wenn man da von ausgeht, dass die Generatorspannung selbst keine höheren Harmonischen aufweist. Die Erzeugung F'nerasinusförmig verlaufenden Gegenspannung setzt ein zeitlich sinusförmig verlaufendes Feld voraus. Die felderzeugen den Amperewindungen sind aber in diesem Falle nur im geradlinigen Teil der Sätti gungskurve des Transformators dem Feld proportional.
Mit zunehmender Eisensättigung wächst die Grösse des erforderlichen Erreger stromes entsprechend der Abnahme der Permeabilität. Bei hoher Eisensättigung zeigt daher die Kurve des 1Vlagnetisierungsstromes in der Nähe des Amplitudenwertes der Feld kurve eine Spitze und die Analyse der sich so ergebenden Stromkurve zeigt das Vorhan densein starker dritter, fünfter und höherer harmonischer Oberwellen. Die Abweichung des Magnetisierungsstromes von der reinen Sinusform ist also notwendig zur Erzielung einer sinusförmigen Gegenspannung und daher ohne weiteres nicht zu umgehen.
Infolge der stets vorhandenen Reaktanzen der Stromkreise kommen im Spannungsabfall des Primär kreises ebenfalls die Oberwellen zum Aus druck, so dass dadurch die entsprechenden Oberwellen auch auf die Primärspannungen des Transformators übertragen werden. Dies bewirkt anderseits wieder eine Steigerung der Amplituden der betreffenden Oberwellen, so dass sich die Intensität dieser Erscheinung von selbst auf eine unzulässige Höhe herauf arbeitet.
Bei dem Bestreben, die oberharmonischen. Ströme in ihrer Ausbildung zu begrenzen und ihr übermässiges Anwachsen- zu verhüten, muss aber in der Weise verfahren werden, dass dabei die Ausbildung des sinusförmig verlaufenden Feldes nicht gehemmt wird. Dies lässt sich nach dem Verfahren der Er findung dadurch erreichen, dass die zur freien Magnetisierung nötigen Mehrphasenströme höherer Frequenz dem Transformator durch besondere Einrichtungen derart zugeführt werden, dass sie nicht über die Betriebs kapazität des Netzes fliessen können.
Diese besonderen Einrichtungen bestehen in Wick lungen, Masehinen und Schwingungskreisen, die je nach Art ihrer Wirkungsweise anzu ordnen sind. So können die zur freien 1AIagnetisierung erforderlichen Mehrphasen ströme höherer Frequenz einer der Haupt wicklungen des Transformators oder einer auf dem Transformatoreisen aufgebrachten besonderen mehrphasigen Hilfswicklung durch eine besondere synchrone, mehrphasige Er regermaschine zugeführt werden. Diese Erregermaschine muss aber derart gebaut sein, dass sie die in Betracht kommenden höheren harmonischen Spannungen auch wirklich erzeugt, was durch entsprechende Ausbildung des erregenden Magnetsystems erreicht werden kann.
Der Antrieb dieser Erregermaschine kann durch einen am Netz liegenden Synehronmotor erfolgen. Sie kann aber auch freilaufend selbst als Synchron motor betrieben werden, indem sie ihren Leerlaufstrom der von ihr gespeisten Hilfs wicklung des Transformators entnimmt. In Fig. 1 ist das neue Verfahren anhand eines Ausführungsbeispiels der erwähnten Art näher erläutert.
Es bedeutet Ni ein Dreiphasennetz, T -ein an Ni angeschlossener Trans formator, welcher oberhalb des geraden Teils der Sättigungskurve arbeitet, P die, Primärwicklung von T, Q die Sekundärwicklung von<I>T,</I> - H eine auf dem Transformatoreisen be findliche Hilfswicklung, N., das mit der Hilfswicklung Q verbun dene Sekundärnetz, E eine dreiphasige Erregermaschine, .S' die Schleifringe von E, F die Felderregung von E, B eine Gleichstrombatterie zur Speisung der Felderregung F.
Die Anordnung des Transformators T mit der in Dreieck geschalteten Hilfswick lung H ist an sich bekannt. Diese Hilfs wicklung ist nämlich geeignet, die zur freien Magnetisierung erforderlichen dritten ober harmonischen Ströme zu führen. Da diese Ströme in allen drei Phasenwicklungen von P, bezw. Q gleichphasig verlaufen, so stellt die Dreieckwieklung H für die dritte Ober welle eine kurzgeschlossene Einphasenwick- dar, bei welcher für diesen Strom die drei Wicklungsteile (a, ,l, r) einfach in Reihe geschaltet sind.
Zur Unterdrückung der fünf ten, siebenten etc. oberharmonischen Ströme ist die Hilfswicklung H allein nicht aus reichend, weil die Oberharmonischen höherer Ordnung in den drei Phasenwicklungen der drei Kerne nicht als gleichphasige Ströme auftreten. Sie verlaufen in diesem Falle drei- phasig und können daher nur durch drei- phasige Stromquellen kompensiert werden. Als solche dient die synchrone Erreger maschine E, deren Schleifringe mit den Klemmen der Wicklung H verbunden sind,, und welche derart ausgebildete Pole besitzt, dass sie ausser der Gegenspannung von der Grundfrequenz noch eine ausgeprägte Ober welle der in Frage kommenden höheren Frequenz erzeugt.
Die Feldwicklung F dieser Maschine wird durch die Gleichstrombatterie B erregt. Die freilaufende synchrone Erreger maschine E entnimmt der Wicklung H, wie bereits erwähnt, die Leerlaufsleistung durch einen Strom von der Grundfrequenz und sendet ihrerseits einen Magnetisierungsstrom von der Frequenz der zu unterdrückenden Oberwelle in die Wicklung H hinein.- Dieser Strom wird also nicht mehr dem Netz Ni bezw. N2 entnommen und er schliesst sich auch nicht über die Betriebskapazität des Netzes.
An Stelle der Erregermaschine B kann gemäss Fig. 2 auch ein aus der Reihenschal tung einer Induktivität L und einer Kapa zität C gebildeter Schwingungskreis treten, welcher sich für die betreffende oberharmo nische Frequenz in Resonanzabstimmung be findet. Durch diesen Schwingungskreis ist die Hilfswicklung auch für die mehrphasig verlaufende höhere Harmonische kurzgeschlos sen und sie führt somit ausser den Strom der dritten Oberwelle noch einen Strom derjeni gen Oberwelle, auf welche der Schwingungs kreis (L + C) abgestimmt ist. In Fig. 2 ist die Bedeutung der Buchstaben die gleiche wie in Fig. 1.
A n Stelle der Erregermaschine E ist, wie ersichtlich, die Anordnung der mit der Selbstinduktivität L hintereinander geschalteten Kapazität C getreten.
In manchen Fällen ist es nicht möglich und vorteilhaft, dem Transformator T eine dritte Wicklung zu geben. In diesem Falle kann man eine der gegebenen Hauptwick lungen P oder (Q selbst als Hilfswicklung benutzen und ihr den erforderlichen ober harmonischen Strom durch eine Erregerma schine zuführen oder sie für diesen Strom durch einen abgestimmten Schwingungskreis der beschriebenen Art kurzschliessen.
Da sich Kondensatoren für niedrige Spannungen leichter bauen lassen als für hohe, ist in Fig. 3 der Transformator t vorgesehen, über welchen der Anschluss des Schwingungskreises (L -(- C) an die Klemmen der Wicklung P erfolgt. Die Sekundärwicklung cg wird zweck mässig in Dreieck geschaltet und die Neutral punkte 0 und o der beiden Primärwicklungen P und p miteinander leitend verbunden.
Bei dieser Anordnung findet demnach auch die dritte harmonische Oberwelle einen Kurz schluss in dem Hilfstransformator t, da sich in dessen Sekundärwicklung q ein der dritten harmonischen Oberwelle entsprechender Ein phasenstrom ausbilden kann.
Führt man gemäss der Erfindung die zur freien 11lagnetisierung nötigen Mehrphasen- ströme höherer Frequenz dem Transformator T in der erläuterten Weise durch besondere Einrichtungen zu, dann kann der Betriebs transformator in normaler Weise gesättigt werden, ohne dass störende Resonanzerschei nungen im Netz zu erwarten sind.